Arduino MIDI Chiptune sintetizator: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Oživite zabavu rane glazbe računalnih igara uz autentični 8-bitni chiptune sintisajzer, kojim možete kontrolirati MIDI iz udobnosti bilo kojeg modernog DAW softvera.

Ovaj jednostavni sklop koristi Arduino za pogon AY-3-8910 programabilnog čipa za generiranje zvuka (ili jednog od njegovih mnogih klonova) za ponovno stvaranje zvuka iz 1980-ih. Za razliku od mnogih dizajna kojima je za uređivanje glazbe potreban specijalizirani softver, ovo izgleda kao standardni USB MIDI uređaj. Sintisajzer ima pametan algoritam koji pokušava zadržati glazbeno najrelevantnije note; u mnogim slučajevima možete izravno baciti neuređene MIDI datoteke i melodija izlazi odmah. Ukupni trošak trebao bi biti oko 20 funti.

Korak 1: Stvari koje će vam trebati

Cijeli popis dijelova za ovo, kao što vidite na slikama, je sljedeći:

• Sparkfun Pro Micro klon (opcija 5V, 16MHz). Ovaj sam koristio na Amazonu.
• Yamaha YM2149F PSG čip. Ja sam svoje nabavio sa eBay -a.
• 2 x 100nF keramički kondenzatori
• 1 svaki od 75R, 1K i 100K otpornika (ocjena od 1/4 vata je u redu).
• 4.7nF keramički disk kondenzator
• 1uF elektrolitički kondenzator (nazivni napon> 5V).
• 40 pin 0,6 "DIP IC utičnica
• 2 x 12 smjera 0,1 "zaglavlja (ovo iz CPC -a)
• Ploča za izradu prototipa, cca 3 x 2 cm Kupio sam ovo veliko, opet na Amazonu.
• Phono utičnica za montažu na PCB
• Minijaturna žica s čvrstom jezgrom (ovako).

Također će vam trebati lemilica, lemilica, rezači žice, kliješta i skidač žice.

Korak 2: Alternativni dijelovi

Alternativni programibilni čipovi za generiranje zvuka

YM2149 koji sam koristio klon je izvornih općih instrumenata AY-3-8910 IC. (Prvi prototip koristio je AY-3-8910 koji sam kupio od eBay-a, ali pokazalo se da generator bijele buke ne radi. Tužno lice). Za ovaj projekt možete koristiti bilo koje bez promjena.

General Instruments također je izradio varijante AY-3-8912 i AY-3-8913, što je bio isti silicij unutar manjih pakiranja, bez dodatnih ulaza/izlaza. Ove pinove nisu potrebne ni u kakve audio svrhe, a ovaj ih projekt ne koristi. Možete koristiti AY-3-8912 ili -8913, samo slijedite gornje spojeve.

Alternativni Arduinos

"Pro Micro" koji sam koristio je kopija Sparkfun Pro Pro ploče. Ako niste sigurni u Arduino kod, najbolje je da se toga držite; ako želite prilagoditi dizajn, trebat će vam sljedeće specifikacije

• Uređaj ATmega 16u4 ili 32u4 (potreban za rad kao USB MIDI uređaj; ATmega 168 ili 328 to ne može učiniti).
• 5V rad (AY-3-8910 radi na 5V) i radna brzina 16MHz.

• Najmanje 13 digitalnih I/O linija.

  Utičnica PB5 mora biti spojena (koristi se za generiranje takta od 1 MHz). Na Pro Micro -u ovo se koristi kao D9 I/O pin

I ploče Arduino Leonardo i Micro odgovaraju cijenama, iako ih nisam probao.

Ostale komponente

Otpornici i kondenzatori koji se ovdje koriste nisu osobito posebni. Bilo koji dio (približno) prave vrijednosti trebao bi funkcionirati.

Korak 3: Postavljanje ploče

Za izgradnju kruga najbolje je početi postavljanjem utičnica, a zatim dodati otpornike i kondenzatore. Ožičenje ćemo pokriti zajedno u sljedećem koraku.

Koristeći gornju sliku kao vodič, postavite 40-polnu IC utičnicu, okrenite ploču i prvo je lemite u dva suprotna kutna pina. Ako utičnica tada ne leži ravno uz ploču, lako ju je popraviti ponovnim lemljenjem jednog ili drugog zatika. Kad je sve u redu, lemite ostatak.

Postavite dvije 12-polne utičnice, a zatim umetnite Arduino u njih kako bi ih držali okomito i stabilno tijekom lemljenja. Opet, prvo lemljenje dva igla na svakom kraju omogućit će provjeru prije konačnog lemljenja.

Za utičnicu za audio izlaz, upotrijebio sam malu bušilicu za povećanje otvora na PCB -u, jer su oznake za montažu prilično velike.

Korak 4: Ožičenje

Nakon što su glavne komponente postavljene, mogu se ožičiti na stražnjoj strani ploče, slijedeći gornji krug.

Komponente audio izlaza (R2, R3, C2, C3) i kondenzatori za odvajanje (C1, C4) mogu se spojiti žicom s čvrstom jezgrom (ili prekidima komponentnih vodiča). Sada se mogu uspostaviti uzemljenje i priključci za napajanje iz Arduina na PSG čip (crvene i crne žice, na slici).

Različiti izlazi Pro Micro-a ožičeni su do AY-3-8910 na sljedeći način (pogledajte upute za spajanje za dodjelu pinova):

Signal Arduino AY-3-8910 pin

DA0 D2 37 DA1 D3 36 DA2 D4 35 DA3 D5 34 DA4 D6 33 DA5 D7 32 DA6 D8 31 DA7 A0/D18 30 BC1 D10 29 BC2 MOSI/D16 28 BDIR MISO/D14 27 RESET# SCLK/D15 23 SAT D9 22 (preko R1, 75 ohma)

Korak 5: Programiranje pomoću Arduino IDE -a

Ako ste tek počeli koristiti Arduino, toplo preporučujem isprobavanje jednog od mnogih vodiča o osnovama. Sparkfun -ov vodič za povezivanje daje potpune pojedinosti. Možete provjeriti radi li osnovno programiranje slijedeći vodič "Blinkies". Arduinos može biti malo nezgodno uvjeriti u 'bootloader' način (gdje možete učitati nove skice), pa je malo vježbe s jednostavnim primjerom korisno.

Kad budete zadovoljni, preuzmite datoteku chiptunes.ino koja je priložena ovoj stranici te je sastavite i prenesite. (Otkrio sam da je upotreba vrste "Arduino/Genuino Micro" ploče u redu za ovu skicu, ako želite preskočiti instaliranje podrške za Sparkfun ploču).

Također imajte na umu da će, ako ste na Mac računalu, postavku "Port" morati promijeniti nakon što prvi put učitate skicu. S 'praznim' Arduinom (ili pomoću Blinky skice) pojavit će se kao nešto poput /dev/cu.usbmodemXXXX, kao što je prikazano na gornjoj slici. Kad je aktivan USB MIDI uređaj (kako ga koristi skica chiptunes.ino) bit će /dev/cu.usbmodemMID1.

Korak 6: Testiranje i korištenje Synth -a

Nakon što je Arduino programiran, vaša radna stanica trebala bi ga automatski prepoznati kao USB MIDI uređaj. Pojavit će se s imenom 'Arduino Micro' - trebali biste to vidjeti u Upravitelju uređaja u sustavu Windows ili aplikaciji "Informacije o sustavu" u Mac OS -u.

Na Mac računalu možete koristiti aplikaciju Audio MIDI Setup za pokretanje osnovnog testa. Pokrenite aplikaciju, a zatim odaberite Window -> Show MIDI Studio. Ovo će otvoriti prozor MIDI Studija - sva vaša MIDI sučelja pojavit će se u pomalo slučajnom rasporedu - koji će, nadamo se, uključivati i 'Arduino Micro' uređaj. Ako kliknete ikonu 'Test Setup' na alatnoj traci, a zatim pritisnete strelicu prema dolje (pogledajte sliku) na Arduino Micro uređaju, aplikacija će poslati MIDI bilješke sintetizatoru. (Ovo nije osobito prilagodljivo!) Sintisajzer bi u ovom trenutku trebao proizvesti neke slučajne zvukove.

Zatim možete dodati 'Arduino Micro' kao izlazni uređaj u MIDI postavku vaše digitalne audio radne stanice i početi igrati!

• Sintisajzer reagira na MIDI kanalima od 1 do 4. Svaki kanal ima drugačiji zvuk (pa, druga omotnica za glasnoću).
• Prihvaćaju se MIDI bilješke između 24 i 96 (C1-C7); bilješke izvan ovog raspona zanemaruju se.

• MIDI kanal 10 reproducira zvukove bubnja. Zabilježite brojeve između 35 i 50 (vidi

  www.midi.org/specifications-old/item/gm-level-1-sound-set) su prihvaćeni.

• Na AY-3-8910 postoje tri govorna kanala. Firmware sintetizatora pokušava reproducirati posljednju poslanu notu, zadržavajući i dalje najveću i najnižu traženu notu. Ostale note (obično srednje note akorda) odrežu se ako je potrebno.

I to je otprilike to. Zabavi se!

Korak 7: Fusnote

O demo melodiji

Demo pjesma - Mozartova poznata arija Queen Of The Night - nastala je relativno brzo iz MIDI datoteke koju sam pronašao na internetu (https://www.midiworld.com/mozart.htm). Neko drugi je obavio sav težak posao!

Koristim Presonus Studio One na Macu, a MIDI datoteka je uvezena u četiri zasebne pjesme. Potrebna je mala količina uređivanja tamo gdje su bilješke uz glazbu veće od glavne melodije, te kako bi se uklonili neki neugodniji zastoji između nota.

Zvuk koji čujete na isječku izravno je sa sintetizatora, sa tek dodirom EQ-a i zasićenja koji mu daje osjećaj "arkadnog stroja" s niskom razinom fi-fija.